Un'analisi del fenomeno erosivo indotto dalle onde attorno a monopali in terreni coesivi.

Abstract

L'energia eolica offshore ha registrato una crescita esponenziale negli ultimi decenni, affermandosi come una delle principali alternative ai combustibili fossili. Tuttavia, questa espansione ha portato con sé nuove sfide ingegneristiche, tra cui la gestione del fenomeno dello scour, che è l'erosione dei fondali marini causata dal movimento delle onde e dalle correnti. Lo scour rappresenta una minaccia per la stabilità delle turbine eoliche offshore, in quanto può compromettere l'integrità dei pali di fondazione, riducendo la loro capacità di carico e durata. La granulometria del fondo marino gioca un ruolo chiave in questo processo, influenzando la resistenza del suolo all'erosione. L'obiettivo di questa tesi è quello di indagare l'influenza della granulometria del fondo marino sul fenomeno del setaccio, con particolare attenzione ai terreni di transizione (limo) e terreni coesivi (argilla). Per raggiungere questo obiettivo, la tesi è suddivisa in tre fasi: 1. Revisione critica della letteratura: Vengono analizzate le principali formule disponibili per stimare la profondità del setaccio, considerando i diversi parametri coinvolti, compresa la dimensione del grano di fondo. 2. Applicazione delle formule a un caso di studio: Un set di dati delle onde del Mare Adriatico al largo di Ravenna viene utilizzato per applicare le formule selezionate e stimare la profondità di perlustrazione variando alcuni dei parametri chiave, come profondità batimetrica, granulometria media e velocità. 3. Analisi dei risultati e conclusioni: Vengono studiate le funzioni teoriche di densità di probabilità (FDPs) che meglio si adattano alla distribuzione dei risultati ottenuti. L'influenza della dimensione del grano sul fondo marino viene analizzata variando il parametro D50 (diametro medio del grano del campione della granulometria) nelle formule del setaccio.

Offshore wind energy has experienced exponential growth in recent decades, establishing itself as a major alternative to fossil fuels. However, this expansion has brought with it new engineering challenges, including managing the phenomenon of scour, which is seabed erosion caused by wave motion and currents. Scour poses a threat to the stability of offshore wind turbines, as it can compromise the integrity of foundation piles, reducing their carrying capacity and lifespan. The grain size of the seafloor plays a key role in this process, affecting the resistance of the soil to erosion. The objective of this thesis is to investigate the influence of seafloor grain size on the scour phenomenon, with a focus on transitional soils (silt) and cohesive soils (clay). To achieve this goal, the thesis is divided into three phases: 1. Critical literature review: The main available formulas for estimating the depth of scour are analyzed, considering the different parameters involved, including bottom grain size. 2. Application of the formulas to a case study: A dataset of waves from the Adriatic Sea off Ravenna is used to apply the selected formulas and estimate the scour depth in varying some of the key parameters, such as bathymetric depth, average grain size and velocity. 3. Analysis of results and conclusions: Theoretical Probability Density Functions (FDPs) that best fit the distribution of the results obtained are studied. The influence of seafloor grain size is analyzed by varying the parameter d50 (average grain diameter of the grain size sample) in the scour formulas. Analysis of the results shows that: - Seabed grain size is an important factor influencing scour, but its effect is less significant than other parameters such as pile diameter, bathymetric depth, and current velocity. - Transitional and cohesive soils tend to generate shallower scour than sandy soils. - Theoretical FDPs can be used to estimate the occurrence probability of different scour depths.